(57)【要約】【課題】            廃コンクリートを粉砕して得られた粒子に、スラグからなる骨材を加えることにより、透水性および保水性が調節可能で強度にも優れた水分保水調節コンクリート製品を提供することを目的とする。【解決手段】        廃コンクリートを破砕して得られた粒子径が０．３ｍｍ〜５ｍｍの粒子に、２．５ｍｍ〜５ｍｍの粒子径の溶融スラグ、電気炉スラグおよび高炉徐冷スラグのうちの少なくとも１つのスラグを骨材として加え、さらにセメントおよび水分を加えて混合した後、振動と圧縮を併用して成型し、スチーム養生することにより、透水性および保水性が調節可能で強度にも優れた水分保水調節コンクリート製品を提供する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃コンクリートを破砕して得られた粒子径が０．３ｍｍ〜５ｍｍの粒子に、２．５ｍｍ〜５ｍｍの粒子径の溶融スラグ、２．５ｍｍ〜５ｍｍの粒子径の電気炉スラグ、および２．５ｍｍ〜５ｍｍの粒子径の高炉徐冷スラグのうちの少なくとも１つのスラグを骨材として加え、さらにセメントおよび水分を加えて混合し、振動と圧縮を併用して成型した後、スチーム養生することにより得られる透水性および保水性が調節可能で強度にも優れた水分保水調節コンクリート製品。
【請求項２】
廃コンリートを粉砕して得られた粒子と、溶融スラグ、電気炉スラグおよび高炉徐冷スラグのうちの少なくとも１つのスラグからなる骨材との混合比率が、容積比で、廃コンリートを粉砕して得られた粒子：５０〜９０％、溶融スラグ、電気炉スラグおよび高炉徐冷スラグのうちの少なくとも１つのスラグからなる骨材：１０〜５０％であることを特徴とする請求項１に記載の透水性および保水性が調節可能で強度にも優れた水分保水調節コンクリート製品。
【請求項３】
ブロック形状に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の透水性および保水性が調節可能で強度にも優れた水分保水調節コンクリート製品。
【請求項４】
表層と基層の２層から構成されたブロック形状に形成されることを特徴とする請求項３に記載の透水性および保水性が調節可能で強度にも優れた水分保水調節コンクリート製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃コンクリートから得られる粒子と産業廃棄物から得られるスラグを用いて作られる、保水性および透水性が調節可能な水分保水調節コンクリート製品に関し、特に道路用コンクリートブロック製品に使用されるブロック形状のコンクリート製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設業界において、天然骨材の枯渇と増加するコンクリート廃材の処理の問題を背景に、廃コンクリートを、コンクリートの骨材として利用する方法が以前から研究されてきた。
【０００３】
コンクリートの骨材の元となる玉砂利や砂は河川等から採取されてきたが、使用量の増加による河川環境の破壊が問題となり、現在、採取規制や採取禁止が実施されている。さらに、瀬戸内海沿岸では海砂の採取規制の強化が進められ、広島県では１９９８年に海砂採取の全面禁止に踏み切るなど良質な骨材を確保するのが年々難しくなってきている。
【０００４】
河川と同様に山間部でも生態系の破壊等の環境問題が取り上げられ新たな採石場の確保が難しくなり、さらに骨材の確保を困難にしている
【０００５】
上記のような骨材資源の枯渇問題が大きくなるにつれ、さらに廃コンクリートや産業廃棄物を原料とする骨材の要求が高くなってきている。
【０００６】
コンクリート製品には、強度を求められるものが多いが、歩道の舗装等に使用されるコンクリートブロック等では、強度だけではなく、保水性や透水性が求められるものもある。
【０００７】
特に都心部で最近問題となっているヒートアイランド減少を緩和させるために、保水性を有する舗装材料が注目されている。その中の一つとして、舗装材料として保水性を有するコンクリートブロックが求められている。
【０００８】
保水性が求められると同時に、舗装の機能の１つとして、水捌けの良さも求められており、アスファルト舗装では透水性舗装が利用されることも多くなってきている。このように舗装用のコンクリートブロックにも排水性の高いものが求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のような骨材の枯渇問題への対応として、建設副産物のリサイクルを促進するために、本発明は、廃コンクリートから得られる粒子と産業廃棄物から得られる骨材を用いたコンクリート製品を提供することを目的とし、特に透水性および保水性が調節可能で十分な強度を有したコンクリート製品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の水分保水調節コンクリート製品は、廃コンクリートを破砕して得られた粒子径が０．３ｍｍ〜５ｍｍの粒子に、２．５ｍｍ〜５ｍｍの粒子径の溶融スラグ、２．５ｍｍ〜５ｍｍの粒子径の電気炉スラグ、および２．５ｍｍ〜５ｍｍの粒子径の高炉徐冷スラグのうちの少なくとも１つのスラグを骨材として加え、さらにセメントおよび水分を加えて混合し、振動と圧縮を併用して成型した後、スチーム養生することにより得られ、透水性および保水性が調節可能で強度にも優れていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の水分保水調節コンクリート製品はさらに、廃コンリートを粉砕して得られた粒子と、溶融スラグ、電気炉スラグおよび高炉徐冷スラグのうちの少なくとも１つのスラグからなる骨材との混合比率が、容積比で、廃コンリートを粉砕して得られた粒子：５０〜９０％、溶融スラグ、電気炉スラグおよび高炉徐冷スラグのうちの少なくとも１つのスラグからなる骨材：１０〜５０％であることが好ましい。
【００１２】
そして、本発明の水分保水調節コンクリート製品は、ブロック形状に形成されることが好ましい。
【００１３】
さらに、本発明の水分保水調節コンクリート製品は、表層と基層の２層から構成されたブロック形状に形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の水分保水調節コンクリート製品は、廃コンクリートを破砕して得られた粒子径が０．３ｍｍ〜５ｍｍの粒子に、２．５ｍｍ〜５ｍｍの粒子径の溶融スラグ、２．５ｍｍ〜５ｍｍの粒子径の電気炉スラグ、および２．５ｍｍ〜５ｍｍの粒子径の高炉徐冷スラグのうちの少なくとも１つのスラグを骨材として加え、さらにセメントおよび水分を加えて混合し、振動と圧縮を併用して成型した後、スチーム養生することにより得られ、透水性および保水性が調節可能で強度にも優れていることにより、舗装材として使用すると、雨水集中時には、雨水をすばやく吸収し排水溝や河川への流入を低減でき、さらに、保水した雨水の蒸発により、気化熱作用で表面温度の上昇を防止し、ヒートアイランド現象へも効果を有することができる。
【００１５】
本発明の水分保水調節コンクリート製品はさらに、廃コンリートを粉砕して得られた粒子と、溶融スラグ、電気炉スラグおよび高炉徐冷スラグのうちの少なくとも１つのスラグからなる骨材との混合比率が、容積比で、廃コンリートを粉砕して得られた粒子：５０〜９０％、溶融スラグ、電気炉スラグおよび高炉徐冷スラグのうちの少なくとも１つのスラグからなる骨材：１０〜５０％であることにより、使用目的に応じて、必要とされる強度を確保しながら、保水性および透水性が自在に調節可能である。
【００１６】
そして、本発明の水分保水調節コンクリート製品は、ブロック形状に形成されることにより、従来のインターロッキング等のブロック材料と同じ用途への使用が可能となる。
【００１７】
さらに、本発明の水分保水調節コンクリート製品は、表層と基層の２層から構成されたブロック形状に形成されることにより、表層にはデザイン性を向上させる材料の組合わせを用い、基層には強度を有する材料の組合わせを用いる等の各々異なる配合を用いることができ、より優れたデザイン性と強度を有することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の透水性および保水性が調節可能で強度にも優れた水分保水調節コンクリート製品の実施形態の一つとしてブロック形状のコンクリート製品について、以下に詳細な説明を行なう。
【００１９】
第１の実施形態として１層構造のブロック形状のコンクリート製品１について説明する。
【００２０】
本実施形態で廃コンクリートを破砕して得られた粒子として使用される再生砂は、産業廃棄物である廃コンクリートから、廃コンクリートに含まれる鉄筋等のコンクリート以外の不純物を取り除き、廃コンクリートを粉砕し粒状物にし、前記粒状物を篩い分けし、粒子径０．３ｍｍ〜５ｍｍの粒子を取り出して得られる。
【００２１】
次に、この再生砂に、溶融スラグ、電気炉スラグおよび高炉徐冷スラグの少なくとも１つのスラグを骨材として使用する。各スラグの粒子径は全て２．５ｍｍ〜５ｍｍとする。
【００２２】
本発明における溶融スラグとは、一般廃棄物を焼却炉で燃焼した後に残った焼却灰を、溶融後に冷却したスラグであり、本願発明ではこの一般廃棄物焼却灰からできる溶融スラグガのうち粒子径２．５ｍｍ〜５ｍｍの粒子を骨材として使用する。
【００２３】
また、本発明における電気炉スラグと高炉徐冷スラグは、共に製鉄業から大量に発生する副産物である鉄鋼スラグの１種であり、電気炉スラグは、製鋼工程にて発生する副産物の１つで、高炉徐冷スラグは、高炉から生成されるスラグを空冷と適度の散水によって塊状化させたものである。本願発明では、各スラグから、粒子径２．５ｍｍ〜５ｍｍの粒子を選択し骨材として使用する。
【００２４】
本実施形態では、粒子径２．５ｍｍ〜５ｍｍの高炉徐冷スラグを骨材として選択し、再生砂と混合し、セメントと水を加える。さらに混和剤としてＡＥ減水剤を加える。
【００２５】
設計配合は、再生砂（比重２．２７）：１３５８ｋｇ／ｍ３、高炉徐冷スラグ（比重２．６５）：２８２ｋｇ／ｍ３、セメント：３３２ｋｇ／ｍ３、水：９９ｋｇ／ｍ３、ＡＥ減水剤：１１ｋｇ／ｍ３、色粉：１ｋｇ／ｍ３とする。この配合の場合、再生砂と高炉徐冷スラグの混合比率は、容積比で、再生砂８５％、高炉徐冷スラグ１５％となる。
【００２６】
上記設計配合にて、混合、撹拌を行い型枠に流し込む。型枠は、本実施形態では、２００ｍｍ×１００ｍｍ×６０ｍｍの金属性の型枠を使用し、この型枠に混合物を流し込む。
【００２７】
上記混合物を高振動、高圧縮で成型し、即時脱型して成型物を得た後、スチームで飽和した雰囲気中で２４時間養生を行う。これにより、図１に示すような保水性及び強度に優れた１層構造のブロック形状のコンクリート製品１ができあがる。
【００２８】
本実施形態のコンクリート製品１の曲げ強度試験を行った結果、曲げ強度は、５．６０Ｎ／ｍｍ２であった。
【００２９】
次に、第２実施形態として、保水性及び強度に優れた２層構造のブロック形状のコンクリート製品２について説明する。
【００３０】
本実施形態では、産業廃棄物である廃コンクリートから得られた粒子径０．３ｍｍ〜５ｍｍの再生砂と、骨材として粒子径２．５ｍｍ〜５ｍｍの高炉徐冷スラグおよび粒子径２．５ｍｍ〜５ｍｍの溶融スラグを使用する。
【００３１】
基層３は粒子径０．３ｍｍ〜５ｍｍの再生砂、粒子径２．５ｍｍ〜５ｍｍの高炉徐冷スラグ、粒子径２．５ｍｍ〜５ｍｍの溶融スラグ、セメントおよび水を加え、混合・撹拌を行う。この時の設計配合は、再生砂（比重２．２８）：８３３ｋｇ／ｍ３、溶融スラグ（比重２．５）：２７４ｋｇ／ｍ３、高炉徐冷スラグ（比重２．７）：６９１ｋｇ／ｍ３、セメント：４００ｋｇ／ｍ３、水：１１２Ｌ／ｍ３となる。この配合で、再生砂と溶融スラグ＋高炉徐冷スラグの混合比率は、容積比で、再生砂：５０％、溶融スラグ＋高炉徐冷スラグ：５０％となる。
【００３２】
表層４は、粒子径０．３ｍｍ〜５ｍｍの再生砂、粒子径２．５ｍｍ〜５ｍｍの溶融スラグ、セメントおよび水を加え、混合・撹拌を行う。この時の設計配合は、再生砂（比重２．２８）：１１９９ｋｇ／ｍ３、溶融スラグ（比重２．５）：５６３ｋｇ／ｍ３、セメント：３５０ｋｇ／ｍ３、水：９８Ｌ／ｍ３となる。この配合で、再生砂と溶融スラグの混合比率は、容積比で、再生砂：５０％、溶融スラグ５０％となる。
【００３３】
上記配合にて、表層４、基層３それぞれ別々に、混合、撹拌を行った後、各混合物を型枠に流し込む。
【００３４】
型枠は、本実施形態では、２００ｍｍ×１００ｍｍ×６０ｍｍの金属性の型枠を使用し、基層３となる混合物を厚み５５ｍｍまで流し込み、その後、表層４となる混合物を残りの厚み５ｍｍ流し込んで合計６０ｍｍの厚さとする。
【００３５】
上記混合物を高振動、高圧縮で成型し、即時脱型して成型物を得た後、スチームで飽和した雰囲気中で２４時間養生を行う。これにより、図２に示すような基層３と表層４からなる２層構造のブロック形状のコンクリート製品２ができる。
【００３６】
上記実施形態のコンクリート製品１，２は、ブロック形状に成形されているので、主に歩道等の舗装に使用される。この場合、ブロック形状のコンクリート製品１，２のカラーバリエーションを増やすために、上記配合において、色粉を配合することも可能であり、特に、２層構造のコンクリートブロック材料２の場合、表層４に色粉を配合しデザイン性を高めることが可能となる。
【００３７】
またコンクリートの配合に用いられる混和剤（ＡＥ減水剤等）は必要に応じて加えることが可能である。
【００３８】
また、本実施形態では、歩道等の舗装材として使用されるブロック形状のコンクリート製品を用いて説明したが、その他にも、歩車道境界ブロック、地先境界ブロック、擬石平板等の道路用コンクリート製品や、外壁レンガ用ブロック、積ブロック等、様々なコンクリート製品として成形可能である。
【００３９】
次に、廃コンリートを粉砕して得られた粒子と、溶融スラグ、電気炉スラグおよび高炉徐冷スラグのうちの少なくとも１つのスラグからなる骨材との混合比率を変化させることにより、保水性および透水性がどのように変化するかを調べる。
【００４０】
条件として、廃コンクリートを破砕して得られた粒子として粒子径０．３ｍｍ〜５ｍｍの再生砂と、粒子径２．５ｍｍ〜５ｍｍの高炉徐冷スラグを使用し、この混合比率（容積比）を変化させる。この時に加えるセメントおよび水の量は全て同じとする。また、上記実施形態の１層構造のブロック形状のコンクリート製品の製造方法に従い、２００ｍｍ×１００ｍｍ×６０ｍｍのブロック形状のコンクリート製品を作り、同じ条件下で、透水性、保水性、曲げ強度の実験を行う。
【００４１】
実施例１〜３として、以下に示す混合比率（容積比）で再生砂と高炉徐冷スラグを混合する。
実施例１    再生砂：高炉徐冷スラグ＝９０：１０
実施例２    再生砂：高炉徐冷スラグ＝８０：２０
実施例３    再生砂：高炉徐冷スラグ＝６０：４０
【００４２】
上記各混合比率の再生砂と高炉徐冷スラグにセメントおよび水を加え混合、撹拌を行い２００ｍｍ×１００ｍｍ×６０ｍｍの金属性の型枠に流し込む。上記混合物を高振動、高圧縮で成型し、即時脱型して成型物を得た後、スチームで飽和した雰囲気中で２４時間養生を行いブロック形状のコンクリート成形体を得る。
【００４３】
各コンクリート成形体の曲げ強度および透水性を、建築工事標準仕様書に規定された試験方法（ＪＡＳＳ  ７）によって測定を行い、保水量の測定結果と共に以下の表に示す。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
保水量は、２００ｍｍ×１００ｍｍ×６０ｍｍのブロック形状のコンクリート成形体１個当りの保水量であり、絶乾状態からどれだけ保水できるかを示す量である。
【００４６】
表１の結果により、廃コンリートを粉砕して得られた粒子と、溶融スラグ、電気炉スラグおよび高炉徐冷スラグの少なくとも一つのスラグからなる骨材との混合比率の変化により、得られるコンクリート製品がどのような特徴を有するのかわかる。
【００４７】
まず透水性について見てみると、スラグの混合比率が高くなると、透水性は増加し、廃コンクリートの粒子の混合比率が高くなると、透水性が低下することがわかる。特に実施例１では透水性がかなり劣ることがわかる。このことから、透水性を良くするためには、スラグの混合比率を高くすればよく、不透水性が必要な場合は、スラグの混合比率を低くすればよいことが理解できる。
【００４８】
次に、曲げ強度については、廃コンクリートの粒子の混合比率が高くなると、曲げ強度は強くなり、スラグの混合比率が高くなると、曲げ強度が低下することがわかる。このことから、曲げ強度を強くするためには、廃コンクリートの粒子の混合比率を高くすればよいことが解る。
【００４９】
そして、保水量については、廃コンクリートの粒子の混合比率が高くなると、保水量は多くなり、スラグの混合比率が高くなると、保水量が少なくなることがわかる。このことから、保水量を多くするには、廃コンクリートの粒子の混合比率を高くすればよいことが解る。
【００５０】
以上の結果から、廃コンクリートの粒子の混合比率を高くすると、曲げ強度が強く、保水性の高いコンクリート製品が得られ、スラグの混合比率を高くすると、透水性に優れたコンクリート製品が得られることがわかった。
【００５１】
このように、本願発明のコンクリート製品は、混合比率の調整により、保水性、透水性および曲げ強度が自在に調整可能であり、混合比率の調整により所望とする性質を満たすことが可能となる。
【００５２】
このように本願発明のコンクリート製品は、透水性および保水性が調節可能で強度にも優れているので、保水性を高めて舗装材として使用した場合、雨水集中時に、雨水をすばやく吸収し排水溝や河川への流入を低減することが可能となる。
【００５３】
また、その保水性の高さから、保水した雨水をその後蒸発させる際の気化熱作用で表面温度の上昇を防止することができるので、ヒートアイランド現象に対して効果が期待できる。
【００５４】
また、透水性を高めた場合、水はけが良くなって歩道等の水溜りを生じることが無くなり、歩行者は雨の日でも足元を気にせずに歩くことができるようになる。
【００５５】
排水溝や下水管等の水密性が求められるコンクリート製品とする場合は、透水性を低くし、不透水とすることにより、本願発明のコンクリート製品が使用可能となる。
【００５６】
このように、保水性、透水性および強度を調節することにより、コンクリート製品に使用される場所に応じた性質を持たせることが簡単にでき、様々な用途に使用可能なコンクリート製品を提供することができる。
【００５７】
そして、廃棄物のリサイクルによる骨材のみを使用することにより、骨材資源の枯渇問題にも対応可能なコンクリート製品を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】１層構造のブロック形状のコンクリート製品１の斜視図である。
【図２】基層３と表層４からなる２層構造のブロック形状のコンクリート製品２の斜視図である。
【符号の説明】
【００５９】
１    １層構造のブロック形状のコンクリート製品
２    ２層構造のブロック形状のコンクリート製品
３    基層
４    表層
【図１】
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【図２】
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